ما هو تخزين الطاقة التجاري والصناعي؟

تخيل مصنعًا أو مستودعًا أو مبنى تجاريًا ينقطع عنه التيار الكهربائي فجأة. قد يتوقف الإنتاج، وقد تتعطل المعدات الحيوية، وحتى انقطاع قصير قد يؤدي إلى خسائر تشغيلية كبيرة. أو الأسوأ من ذلك، أن تتلقى فاتورة الكهرباء الشهرية وتجد ارتفاعًا هائلًا في التكاليف، لأن الجميع قاموا بتشغيل آلاتهم في الوقت نفسه.

تواجه الشركات يوميًا مشاكل في الطاقة. وهنا يأتي دور... نظام تخزين الطاقة التجاري والصناعي بإمكانهم الدخول إلى المشهد، وتغيير قواعد اللعبة.

يمكن للشركات تقليل اعتمادها على الكهرباء من الشبكة خلال فترات ارتفاع التكلفة أو الطلب عن طريق تخزين الكهرباء عندما تكون الظروف مواتية واستخدامها عند ازدياد الطلب على الطاقة. ولا يقتصر تصميم أنظمة تخزين الطاقة التجارية والصناعية على توفير الطاقة الاحتياطية فحسب، بل يمكنها أيضاً، وفقاً لتعرفة الكهرباء المحلية ومتطلبات المشروع، دعم تقليل ذروة الطلب، وتحويل الأحمال، ودمج الطاقة المتجددة، وتحسين إدارة الطاقة.

لماذا تحتاج الشركات الحديثة إلى تخزين الطاقة

تتعرض شبكات الكهرباء لضغوط هائلة. فكلما زاد اعتماد المصانع على الكهرباء، ازدادت صعوبة الحفاظ على إمداد ثابت بها، نظراً لتقلب مصادر الطاقة المتجددة كالشمس والرياح. كما تحتاج محطات الطاقة التقليدية إلى وقت لزيادة إنتاجها، مما يؤدي إلى تقلبات في الأسعار وانقطاعات جزئية في التيار الكهربائي أحياناً.

إذا كانت الشركة تعتمد كلياً على الطاقة الكهربائية من الشبكة، فإنها معرضة لخطر تقلبات الأسعار وانقطاعات التيار الكهربائي غير المخطط لها. يُشبه نظام تخزين الطاقة الصناعية الفعال إسفنجة كبيرة تمتص الطاقة الكهربائية، حيث يمتص الكهرباء الرخيصة عندما لا تكون هناك حاجة إليها، ويستخرجها عندما تكون تكلفة الشبكة مرتفعة أو غير متاحة.

تعتبر الشركات الذكية حول العالم الطاقة الآن أصلاً مُداراً، وليس مجرد نفقة ثابتة. هذا التغيير يُمكن أن يُوفر المال ويحمي المعدات الحساسة من التلف الناتج عن انقطاع التيار الكهربائي وانخفاض الجهد.

ما هو نظام تخزين الطاقة بالبطاريات التجاري وكيف يعمل؟

A نظام تخزين الطاقة بالبطاريات من بيس تُعدّ تقنية تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS) التقنية الأساسية المستخدمة في العديد من مشاريع تخزين الطاقة التجارية والصناعية. وعلى غرار نظام بطاريات السيارات الكهربائية، يقوم نظام تخزين الطاقة بالبطاريات بتخزين الطاقة الكهربائية وإطلاقها عند الحاجة، إلا أن الأنظمة التجارية مصممة لتلبية متطلبات طاقة وقدرات أكبر بكثير.

عادةً ما يدمج نظام تخزين الطاقة بالبطاريات التجاري عدة أنظمة فرعية رئيسية:

● نظام البطاريات: تقوم خلايا البطاريات ووحداتها وحواملها بتخزين الطاقة الكهربائية. وتُستخدم بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) على نطاق واسع في تطبيقات تخزين الطاقة الثابتة.

● نظام تحويل الطاقة (PCS): يقوم نظام تحويل الطاقة بتحويل الطاقة الكهربائية بين التيار المستمر والتيار المتردد ويتحكم في الطاقة المتبادلة بين البطارية والنظام الكهربائي.

● نظام إدارة الحرارة: اعتمادًا على تصميم النظام، يمكن استخدام التبريد بالهواء أو السائل للحفاظ على درجات حرارة تشغيل البطارية المناسبة ودعم أداء النظام المستقر.

● نظام إدارة البطارية (BMS): يقوم نظام إدارة البطارية بمراقبة جهد الخلية ودرجة الحرارة والتيار وحالة الشحن مع توفير وظائف حماية البطارية والتحكم فيها.

● نظام إدارة الطاقة (EMS): يقوم نظام إدارة الطاقة بتنسيق البطارية، ونظام تحويل الطاقة، ونظام الخلايا الكهروضوئية، والشبكة والأحمال وفقًا لاستراتيجية تشغيل المشروع.

الإدارة الحرارية: دوائر التبريد والتدفئة للبطاريات التي تضمن درجات حرارة تشغيل آمنة لعدة سنوات.

يشحن النظام تلقائيًا عندما تنخفض تكلفة الكهرباء ليلًا. وبمجرد بدء نوبة العمل الصباحية وارتفاع أسعار الكهرباء المحلية بشكل كبير، يتحول المبنى إلى استخدام طاقة البطاريات. هذا التغيير المبتكر يقلل تكاليف التشغيل إلى مستوى منخفض للغاية.

العقل المدبر للعملية: أنظمة إدارة الطاقة والتحكم BESS

الأجهزة بدون برامج ليست سوى صندوق من المواد الكيميائية والمعادن. ولضمان عملها بسلاسة، لا بد من وجود برامج. وهنا يأتي دور نظام إدارة الطاقة BESS.

يراقب نظام إدارة الطاقة الذكي لتخزين الطاقة بالبطاريات باستمرار أحوال الطقس المحلية، واستهلاك الطاقة داخل المبنى، وتقلبات أسعار الطاقة في الوقت الفعلي. ويحدد الوقت الأمثل للشحن أو التفريغ أو تخزين الطاقة.

يُؤتمت نظام إدارة تخزين الطاقة المتطور القرارات التي قد يغفل عنها المشغل البشري. وبالنسبة للمنشآت التي تتطلب طاقة احتياطية، يُمكن لنظام إدارة الطاقة أيضًا الحفاظ على احتياطي شحن مُحدد مسبقًا، بحيث تبقى سعة البطارية كافية للأحمال الحيوية أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

عند دمج الأجهزة مع نظام تحكم فعال لتخزين الطاقة بالبطاريات، ترتفع الكفاءة بشكل غير مسبوق. لم تعد الشركات بحاجة إلى التخمين بشأن وقت توفير الطاقة، فالبرنامج قادر على القيام بذلك في الخلفية على مدار الساعة.

التوسع: المنشآت التجارية مقابل المنشآت الصناعية

تختلف المنشآت التجارية والصناعية في أنماط الأحمال وجداول التشغيل ومتطلبات الطاقة، لذا فإنّ تصميم نظام التخزين الأمثل يعتمد على التطبيق وليس فقط على حجم المبنى. فمبنى مكاتب متوسط ​​الحجم له متطلبات مختلفة عن مصنع فولاذ ضخم.

تُدار عادةً المجمعات المكتبية الصغيرة والمتاجر والمستشفيات بواسطة نظام إدارة الطاقة التجارية. وتركز هذه الأنظمة بشكل كبير على الطاقة الاحتياطية، ولا تتحمل رسوم ذروة الطلب في فترات ما بعد الظهر الصيفية عندما تعمل أنظمة التكييف بكامل طاقتها.

من ناحية أخرى، نظام تخزين طاقة البطاريات الصناعية تتولى هذه الأنظمة معالجة الأحمال الثقيلة. وهي منشآت ضخمة، غالباً ما توضع في حاويات شحن خارج المصانع أو مواقع التعدين. وتتولى إدارة التيارات الكهربائية الهائلة اللازمة لتشغيل المحركات الثقيلة، وخطوط التجميع الآلية، والحفاظ على استمرارية عمل المعدات الثقيلة دون انقطاع التيار الكهربائي عن قواطع المحطات الفرعية المحلية.

لماذا تهتم الشركات فعلاً: مشكلة رسوم الطلب

قد تتضمن فواتير الكهرباء التجارية عدة عناصر تختلف باختلاف البلد وشركة الكهرباء وعقد الكهرباء. وقد تشمل هذه العناصر رسومًا بناءً على استهلاك الطاقة، أو الطلب على الكهرباء، أو السعة المتعاقد عليها، أو تكاليف أخرى متعلقة بالشبكة.

1. رسوم الطاقة: إجمالي كمية الكهرباء التي استهلكتها (بالكيلوواط ساعة).

2. رسوم الطلب : أعلى استهلاك منفرد للطاقة لمدة 15 دقيقة في ذلك الشهر (مقاسة بالكيلوواط)

تُعدّ هذه الرسوم الثانية باهظة للغاية. فإذا بلغ استهلاك منشأة ما ذروته عند 500 كيلوواط بسعر 15 دولارًا لكل كيلوواط، فإن التكلفة الشهرية تصل إلى 7500 دولار، حتى لو استمرت الذروة 15 دقيقة فقط. ويمكن أن تصل رسوم الطلب إلى ما بين 30% و70% من فاتورة الكهرباء للشركات في العديد من المناطق. وهذا ليس خطأً في التقريب، بل هو الجزء الأكبر من الفاتورة، وينتج عن خطأ واحد.

يعالج نظام إدارة الطاقة ( EMS ) هذه المشكلة مباشرةً من خلال استراتيجية تُعرف باسم "تقليل ذروة الطلب". يكتشف النظام ازدياد الطلب الذي يقترب من عتبة التكلفة الباهظة، فيُعيد استخدام الطاقة المخزنة في البطارية بدلاً من سحب المزيد من الطاقة من الشبكة. وبذلك، يتم تخفيف ذروة الطلب، مما يُقلل من فاتورة الكهرباء.

إن تقليل ذروة الطلب وحده هو الأكثر فعالية للشركات التي تتراوح رسوم الطلب فيها من 10 إلى 20 دولارًا لكل كيلوواط وذروات تتراوح من 30 دقيقة إلى ساعتين، وأقل فعالية للمواقع ذات رسوم الطلب المنخفضة جدًا أو الذروات الطويلة والمستمرة.

المنازل مقابل الشركات: لماذا يختلف الحجم

ربما سمعتَ عن حلول تخزين الطاقة المنزلية: تلك الأنظمة المثبتة على الجدران والتي تُبقي بعض الأضواء والثلاجة تعمل عند انقطاع التيار الكهربائي. أما الأنظمة التجارية فهي تعتمد على نفس المبدأ ولكن على نطاق أوسع بكثير.

يمكن لبطارية منزلية تخزين ما بين 10 إلى 15 كيلوواط ساعة. أما الأنظمة التجارية أو الصناعية، فتتراوح سعتها من عشرات أو مئات الكيلوواط ساعة إلى عدة ميغاواط ساعة، وذلك بحسب المنشأة والتطبيق. تُحدد طاقة النظام عادةً بالكيلوواط أو الميغاواط ، تبعًا لحجم المصنع. لكن الأمر لا يقتصر على المعدات الكبيرة فحسب، بل يجب على برنامج التحكم التعامل مع عوامل عديدة في آن واحد: خطوط إنتاج متعددة، وتعرفات متقلبة، ومدخلات الطاقة الشمسية، واحتياجات الطاقة الاحتياطية.

تحقيق وفورات من خلال تحسين تخزين الطاقة

يتحقق العائد المالي عند النظر في ترشيد استهلاك الطاقة. ففي بعض الأحيان، تفرض شركات المرافق رسومًا على الشركات مقابل "ذروة الطلب"، والتي تقيس أعلى فترة استهلاك للطاقة خلال 15 دقيقة في الشهر.

يُتيح نظام تخزين الطاقة الذكي المُحسّن للموقع تنظيم منحنى الطلب على الطاقة. فإذا بدأت جميع آلات المصنع بالعمل بكامل طاقتها، تُوفّر البطارية الطاقة الإضافية اللازمة لاستمرار هذا الارتفاع المفاجئ. ولا يشهد عداد الكهرباء ارتفاعًا كبيرًا في الاستهلاك، مما يُبقي فواتير الكهرباء الشهرية منخفضة بشكلٍ ملحوظ.

إلى جانب توفير فواتير الطاقة، تُعدّ الموثوقية ميزةً تسويقيةً هائلة. فمن مركز المدينة المزدحم إلى موقع التصنيع النائي، يُساهم الحفاظ على استمرارية العمليات أثناء انقطاع التيار الكهربائي في توفير المال. هذه الأنظمة من التطور تُصدّر هذه المنتجات، المعروفة بموثوقيتها، الآن إلى أكثر من 200 دولة حول العالم، مما يمكّن الشركات في جميع أنحاء العالم من إدارة مستقبلها في مجال الطاقة.